JPWO2020054842A1 - Vertical sealing device - Google Patents
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Abstract
機外からシール部への異物の侵入を防ぐことができる縦型シール装置を提供する。
上下方向に延びる回転軸2を軸封するシール部Sを有する縦型シール装置1であって、シール部Sよりも機外側には、回転側要素3と静止側要素6との径方向の隙間G2よりも外径方向に延びる環状鍔部5aが回転側要素3に設けられている。Provided is a vertical sealing device capable of preventing foreign matter from entering the sealing portion from outside the machine.
A vertical sealing device 1 having a sealing portion S for axially sealing the rotating shaft 2 extending in the vertical direction, and a radial gap between the rotating side element 3 and the stationary side element 6 on the outer side of the machine than the sealing portion S. An annular flange portion 5a extending in the outer radial direction from G2 is provided on the rotating side element 3.
Description
本発明は、上下方向に延びる回転軸を軸封する縦型シール装置に関する。 The present invention relates to a vertical sealing device for axially sealing a rotating shaft extending in the vertical direction.
ポンプや攪拌機等は、回転軸から伝達される駆動力を用いて動作しており、縦型シール装置は、上下方向に延びる回転軸を軸封することにより機内から機外へまたは機外から機内への流体の漏れを防いでいる。 Pumps, stirrers, etc. operate using the driving force transmitted from the rotating shaft, and the vertical sealing device works by sealing the rotating shaft extending in the vertical direction from the inside of the machine to the outside of the machine or from the outside of the machine to the inside of the machine. Prevents fluid from leaking to.
このような縦型シール装置として、例えば特許文献1に示されるメカニカルシール(シール装置)は、上下方向に延びる攪拌機の回転軸を軸封するために使用される縦型のメカニカルシールであり、機器ハウジングに取り付けられたシールケースと、シールケースに保持されたホルダと、シールケースとホルダとの間に配置されたスプリングと、ホルダを介してシールケースに固定された静止密封環と、回転軸にスリーブを介して固定され静止密封環に対して相対回転可能な回転密封環と、から主に構成されており、静止密封環および回転密封環の上下に対向する密封端面同士を密接摺動させてシール部を形成することにより、被密流体が配置される機内領域と大気側の機外領域とを遮蔽している。
As such a vertical sealing device, for example, the mechanical sealing (sealing device) shown in
特許文献1のメカニカルシールは、静止密封環および回転密封環の密封端面を密接摺動させてシール部を形成することにより機内領域と機外領域とを遮蔽し、機内領域から機外領域への被密封流体の漏れ、および機外領域から機内領域への大気の侵入を防止することができるものであるが、上下方向に延びる回転軸に適用される縦型シール装置であるため、シール部よりも機外側(上方)において回転軸と共に回転するスリーブ等の回転側要素の外周面と、機器ハウジングに固定されるシールケース、ホルダ、静止密封環等の静止側要素の内周面との間に形成される隙間を通して機外から塵、埃、油滴等の異物がシール部に侵入してしまう虞があった。
The mechanical seal of
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、機外からシール部への異物の侵入を防ぐことができる縦型シール装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a vertical sealing device capable of preventing foreign matter from entering the sealing portion from outside the machine.
前記課題を解決するために、本発明の縦型シール装置は、
上下方向に延びる回転軸を軸封するシール部を有する縦型シール装置であって、
前記シール部よりも機外側には、回転側要素と静止側要素との径方向の隙間よりも外径方向に延びる環状鍔部が前記回転側要素に設けられている。
これによれば、回転側要素と静止側要素との径方向の隙間が環状鍔部により機外側から覆われるため、機外からシール部への異物の侵入を防止することができる。In order to solve the above problems, the vertical sealing device of the present invention is used.
A vertical sealing device having a sealing portion that seals a rotating shaft extending in the vertical direction.
An annular collar portion extending in the outer diameter direction from the radial gap between the rotating side element and the stationary side element is provided on the outer side of the machine from the sealing portion.
According to this, since the radial gap between the rotating side element and the stationary side element is covered from the outside of the machine by the annular collar portion, it is possible to prevent foreign matter from entering the seal portion from the outside of the machine.
好適には、前記環状鍔部から下方に延びる垂片が形成されている。
これによれば、環状鍔部の先端から回り込んで侵入してくる異物を垂片により遮ることができる。Preferably, a hanging piece extending downward from the annular collar portion is formed.
According to this, foreign matter that wraps around from the tip of the annular collar portion and invades can be blocked by the hanging piece.
好適には、前記静止側要素に設けられる環状凹部に前記垂片が挿入され、
前記環状凹部には、機外に開放するように外径方向に延びる貫通孔が形成されている。
これによれば、垂片により遮られた異物が環状凹部内にトラップされるため、シール部まで異物が侵入し難くなるとともに、貫通孔を通して環状凹部内にトラップされた異物を機外に排出できる。Preferably, the sagging piece is inserted into the annular recess provided in the stationary element.
A through hole extending in the outer diameter direction is formed in the annular recess so as to open to the outside of the machine.
According to this, since the foreign matter blocked by the hanging piece is trapped in the annular recess, it is difficult for the foreign matter to enter the seal portion, and the foreign matter trapped in the annular recess can be discharged to the outside of the machine through the through hole. ..
好適には、前記貫通孔は、前記環状凹部から外径方向へ向けて低くなるように傾斜している。
これによれば、貫通孔の傾斜を利用することにより環状凹部から機外に異物が排出されやすい。Preferably, the through hole is inclined so as to be lowered in the outer diameter direction from the annular recess.
According to this, foreign matter is easily discharged to the outside of the machine from the annular recess by utilizing the inclination of the through hole.
好適には、前記垂片は、先端側に拡径部を有し、
前記環状凹部は、内周面が前記拡径部に沿って形成されている。
これによれば、垂片と環状凹部との間の径方向の隙間に侵入した異物が垂片の拡径部に沿って環状凹部の外径側に誘導されるため、貫通孔を通して機外に異物が排出されやすい。Preferably, the sagging piece has a diameter-expanded portion on the tip side.
The inner peripheral surface of the annular recess is formed along the enlarged diameter portion.
According to this, foreign matter that has entered the radial gap between the hanging piece and the annular recess is guided to the outer diameter side of the annular recess along the enlarged diameter portion of the hanging piece, so that the foreign matter is guided to the outside of the machine through the through hole. Foreign matter is easily discharged.
好適には、前記環状鍔部は、前記回転軸に固定されたスリーブに固定部材によって固定されている。
これによれば、環状鍔部および垂片を軸方向に位置決めしやすい。Preferably, the annular collar portion is fixed to the sleeve fixed to the rotating shaft by a fixing member.
According to this, it is easy to position the annular collar portion and the hanging piece in the axial direction.
好適には、前記垂片は、環状に形成されている。
これによれば、環状の垂片により周方向に亘って異物の侵入を防ぐことができる。Preferably, the sagging piece is formed in an annular shape.
According to this, it is possible to prevent the invasion of foreign matter in the circumferential direction by the annular hanging piece.
さらに好適には、前記貫通孔は、前記環状凹部の底面に繋がっている。
これによれば、環状凹部内に侵入した異物を貫通孔内に確実に誘導することができる。More preferably, the through hole is connected to the bottom surface of the annular recess.
According to this, the foreign matter that has entered the annular recess can be reliably guided into the through hole.
さらに好適には、前記環状凹部の内径側の周縁には外径方向に延びる環状突起が形成されている。
これによれば、環状凹部の内径側からシール部に侵入しようとする異物を環状突起により規制することができる。More preferably, an annular protrusion extending in the outer diameter direction is formed on the inner peripheral edge of the annular recess on the inner diameter side.
According to this, foreign matter that tries to enter the seal portion from the inner diameter side of the annular recess can be regulated by the annular protrusion.
さらに好適には、前記静止側要素には、前記貫通孔の機外側の開口を上方から覆うカバーが形成されている。
これによれば、貫通孔を通して機外から環状凹部に異物が侵入することを防止できる。More preferably, the stationary side element is formed with a cover that covers the opening of the through hole on the outside of the machine from above.
According to this, it is possible to prevent foreign matter from entering the annular recess from outside the machine through the through hole.
本発明に係る縦型シール装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 A mode for carrying out the vertical sealing device according to the present invention will be described below based on examples.
実施例1に係る縦型シール装置につき、図1を参照して説明する。尚、本実施例においては、紙面左側を機外側、紙面右側を機内側として説明する。 The vertical sealing device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the left side of the paper surface will be described as the outside of the machine, and the right side of the paper surface will be described as the inside of the machine.
図1に示されるように、本実施例の縦型シール装置1は、ポンプや攪拌機等の回転機械の鉛直方向である上下方向に延びる回転軸2とハウジング3との間に設けられており、回転軸2の外周にOリング20を介在させた状態で密封状に固定される回転側要素としてのスリーブ4と、スリーブ4を介して回転軸2に固定される回転側要素としての環状のルーフ部材5と、固定ボルトナット10によりハウジング3に固定される静止側要素としての第1シールケース6と、固定ボルト11により第1シールケース6に一体に固定される静止側要素としての第2シールケース7と、第1シールケース6および第2シールケース7の対向端面からそれぞれ上下方向に延びる回転防止部材12により回り止めされる一対のシールリング8,9(静止側要素)と、から主に構成されている。尚、スリーブ4は、セットスクリュ16によって回転軸2に相対移動しないように固定されている。また、第1シールケース6は、Oリング30を介在させた状態でハウジング3に密封状に固定され、第2シールケース7は、Oリング40を介在させた状態で第1シールケース6に密封状に固定されている。
As shown in FIG. 1, the
次いで、シールリング8,9について説明する。図1に示されるように、シールリング8,9は、第1シールケース6に第2シールケース7が固定されることによりスリーブ4の外周面との間に形成される環状隙間G1に上下方向に並んで配置されている。また、シールリング8,9は、それぞれ周方向に分割された図示しない分割体を環状に組み合わせたセグメントシールとして構成されている。シールリング8,9の外周面に設けられる周溝にそれぞれ装着される環状のエキステンションスプリング13を径方向に緊縮させることで、シールリング8,9は内径側(すなわちスリーブ4の外周面側)に向かって付勢されている。シールリング8,9の内周面とスリーブ4の外周面とを密接摺動させることでシール部Sが形成されている。また、シールリング8,9は、対向端面間に配置されるコンプレッションスプリング14により上下方向(すなわち軸方向)に向かってそれぞれ付勢されることにより、第1シールケース6および第2シールケース7に密封状に押し付けられた状態で保持されている。
Next, the
次いで、第2シールケース7について説明する。図1に示されるように、第2シールケース7は、機外側端面に固定ボルト11の頭部が収容される座ぐり穴が形成される第1円筒部7aと、第1円筒部7aの機内側において第1円筒部7aよりも内径が大きく形成される第2円筒部7bと、第1円筒部7aの内周面の機内側から内径方向に延びる内向きフランジ部7cと、内向きフランジ部7cの内径側から上方(すなわち機外側)に延びる環状凸部7dとを有する略円筒形状を成し、第2シールケース7の機外側の内径部には、第1円筒部7aの内周面と、内向きフランジ部7cの機外側端面と、環状凸部7dの外周面により上方に開放する環状凹部7eが形成されている。尚、シールリング8,9が配置される環状隙間G1は、第2シールケース7の第2円筒部7bの内径側に形成されることから、環状凹部7eは、環状隙間G1よりも機外側、すなわちシール部Sよりも機外側の位置に形成されている。
Next, the
また、第2シールケース7には、環状凹部7eから機外に開放するように外径方向に延びる貫通孔7fが形成されている。貫通孔7fは、環状凹部7e側の開口が底面(すなわち内向きフランジ部7cの機外側端面)から外径側の側面(すなわち第1円筒部7aの内周面)にかけて形成されている。また、貫通孔7fは、環状凹部7eの底面から外径方向へ向けて低くなるように下方に向けて傾斜しており、機外側の開口下端が環状凹部7eの底面よりも下方の位置に形成されている。
Further, the
次いで、ルーフ部材5について説明する。図1に示されるように、ルーフ部材5は、スリーブ4の外周面と第2シールケース7の環状凸部7dの内周面との径方向の隙間G2よりも外径方向に延びる環状鍔部5aと、環状鍔部5aの先端から下方に延びる環状(言い換えると円筒板状)の垂片5bとから構成され、垂片5bの先端部が第2シールケース7に形成される環状凹部7e内に挿入されている。垂片5bは、環状凹部7eや環状凸部7dの軸方向略中央の位置まで挿入されており、垂片5bの下端5cは、貫通孔7fの環状凹部7e側の開口上端よりも下方に配置されている。尚、ルーフ部材5は、スリーブ4の機外側端部に外嵌された状態で径方向に螺挿される固定部材としてのセットスクリュ15によってスリーブ4の外周面に相対移動しないように固定されているため、環状凹部7e内における垂片5bの下端5cを軸方向に位置決めしやすい。
Next, the
これによれば、本実施例の縦型シール装置1は、スリーブ4の外周面と第2シールケース7の内周面との径方向の隙間G2がルーフ部材5の環状鍔部5aにより機外側(すなわち上方)から覆われるため、機外からシール部Sへの異物の侵入を防止することができる。また、環状鍔部5aの先端から下方に延びる環状の垂片5bにより、環状鍔部5aの先端から回り込んで侵入してくる異物を周方向に亘って遮ることができる。尚、垂片5bの外周面と第2シールケース7の第1円筒部7aの内周面との間の径方向の隙間G2に侵入してくる異物は、垂片5bの外周面に沿って下方に誘導される。
According to this, in the
また、垂片5bの先端部は、第2シールケース7に設けられる環状凹部7e内に挿入されており、垂片5bの外周面に沿って下方に誘導された異物は環状凹部7e内にトラップされるため、シール部Sまで異物が侵入し難くなっている。さらに、環状凹部7eには、機外に開放するように外径方向に延びる貫通孔7fが形成されているため、貫通孔7fを通して環状凹部7e内にトラップされた異物を機外に排出することができる。
Further, the tip of the hanging
また、貫通孔7fの環状凹部7e側の開口は、環状凹部7eの底面に繋がっているため、環状凹部7e内に侵入した異物を貫通孔7f内に確実に誘導することができる。また、垂片5bの下端5cは、貫通孔7fの環状凹部7e側の開口上端よりも下方に配置されているため、垂片5bの外周面に沿って下方に移動してきた異物が貫通孔7f内に誘導されやすくなっている。
Further, since the opening of the through
また、貫通孔7fは、環状凹部7eの底面から外径方向へ向けて低くなるように傾斜しており、貫通孔7fの傾斜を利用することにより、環状凹部7eから機外に異物が排出されやすくなっている。尚、貫通孔7fは、下方に傾斜していなくてもよい。また、貫通孔7fの機外側の開口から吸引することにより貫通孔7fを通して異物を積極的に排出するように構成されてもよい。
Further, the through
また、環状鍔部5aおよび垂片5bを有するルーフ部材5は、回転軸2と共に回転する回転側要素であるため、ルーフ部材5が回転することにより、環状鍔部5aの上面や垂片5bの外周面に付着した異物を遠心力で外径方向に吹き飛ばすことができる。このとき、垂片5bに付着した異物は、外径方向に吹き飛ばされることにより、第2シールケース7の第1円筒部7aの内周面に沿って環状凹部7e内に誘導され、貫通孔7fから機外に排出されやすくなっている。特に、垂片5bの外周面に沿って下端5cまで移動してきた異物は、垂片5bの下端5cから外径方向に吹き飛ばされることにより、貫通孔7fの環状凹部7e側の開口に誘導されやすくなっている。このように、縦型シール装置1は、停止時、運転時に係わらず、機外からシール部Sへの異物の侵入を防止することができる。
Further, since the
次に、実施例2に係る縦型シール装置につき、図2を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。 Next, the vertical sealing device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those shown in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
実施例2における縦型シール装置201について説明する。図2に示されるように、本実施例において、ルーフ部材205は、環状鍔部205aの先端から下方に延びる環状の垂片205bの先端側に拡径部205dを有し、第2シールケース207の環状凹部207eは、外径側の側面(すなわち第1円筒部207aの内周面)が垂片205bの拡径部205dに沿って形成されている。
The
これによれば、ルーフ部材205の垂片205bと第2シールケース207の環状凹部207eとの間の径方向の隙間に侵入した異物が垂片205bの拡径部205dに沿って環状凹部207eの外径側に誘導されるため、貫通孔207fを通して異物が機外に排出されやすい。また、垂片205bの外周面と第2シールケース207の第1円筒部207aの内周面との間の径方向の隙間がクランク形状に構成されることにより、侵入した異物が垂片205bの拡径部205dの外周面に接触しやすくなり、垂片205bに沿って異物が下方に誘導されやすい。
According to this, foreign matter that has entered the radial gap between the hanging
次に、実施例3に係る縦型シール装置につき、図3を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。 Next, the vertical sealing device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those shown in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
実施例3における縦型シール装置301について説明する。図3に示されるように、本実施例において、ルーフ部材305は、環状鍔部305aの先端から下方に延びる環状の垂片305bの先端側に拡径部305dを有し、拡径部305dが先端に向けて外径方向に傾斜するように形成されている。これによれば、垂片305bに沿って下方に誘導される異物が垂片305bの先端に集まりやすく、特に、ルーフ部材305の回転により、異物が垂片305bの先端から外径方向に吹き飛ばされやすくなり、貫通孔307fを通して異物が機外に排出されやすい。
The
第2シールケース307は、第1円筒部が別体のカバー部材370により構成され、第2シールケース307の機外側の内径部には、カバー部材370の内周面と、第2シールケース307の内向きフランジ部307cの機外側端面と、第2シールケース307の環状凸部307dの外周面により上方に開放する環状凹部307eが形成されている。
In the
環状凹部307eの内径側の周縁、すなわち第2シールケース307の環状凸部307dの外周面には、上端部から外径方向に延びる環状突起307gが形成されている。これによれば、環状凹部307eの内径側からシール部Sに侵入しようとする異物を環状突起307gにより規制することができる。
An
また、カバー部材370の外径部には下方に延びるカバー370aが形成されており、カバー370aは、第2シールケース307の外周面から径方向に僅かに離間した状態で、貫通孔307fの機外側の開口を覆っている。これによれば、カバー370aによって貫通孔307fを通して機外から環状凹部307eに異物が侵入することを防止できる。
Further, a
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although examples of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these examples, and any changes or additions within the scope of the gist of the present invention are included in the present invention. Is done.
例えば、前記実施例では、縦型シール装置のシール部Sがセグメントシールにより形成される態様について説明したが、これに限らず、縦型シール装置のシール部は、メカニカルシールやリップシール等の各種シールにより構成されていてもよい。 For example, in the above embodiment, the mode in which the seal portion S of the vertical sealing device is formed by the segment seal has been described, but the present invention is not limited to this, and the sealing portion of the vertical sealing device includes various types such as mechanical seals and lip seals. It may be composed of a seal.
また、実施例1,2の縦型シール装置に対して、実施例3の縦型シール装置の環状突起307gやカバー部材370(すなわちカバー370a)の構成を適用してもよい。
Further, the configuration of the
また、ルーフ部材は、スリーブに固定されるものに限らず、回転軸に直接固定されていてもよい。 Further, the roof member is not limited to the one fixed to the sleeve, and may be directly fixed to the rotating shaft.
また、環状鍔部は、ルーフ部材に形成されるものに限らず、例えばスリーブの外周から延出するように一体形成されていてもよい。 Further, the annular flange portion is not limited to the one formed on the roof member, and may be integrally formed so as to extend from the outer periphery of the sleeve, for example.
また、垂片は、環状鍔部の先端に形成されるものに限らず、環状鍔部の先端よりも内径側の位置に形成されていてもよい。また、垂片は、周方向に連続して環状に形成されるものに限らず、周方向に断続的に形成されていてもよい。また、垂片の先端部は、静止側要素に形成される環状凹部に挿入されなくてもよい。 Further, the hanging piece is not limited to the one formed at the tip of the annular collar portion, and may be formed at a position on the inner diameter side of the tip of the annular collar portion. Further, the hanging pieces are not limited to those formed continuously in the circumferential direction in an annular shape, and may be formed intermittently in the circumferential direction. Further, the tip portion of the hanging piece does not have to be inserted into the annular recess formed in the stationary side element.
また、環状鍔部には、垂片が形成されなくてもよく、環状鍔部の先端側が下方に屈曲していてもよい。 Further, a hanging piece may not be formed on the annular collar portion, and the tip end side of the annular collar portion may be bent downward.
また、環状凹部と機外とを連通する貫通孔は、形成されなくてもよい。 Further, the through hole for communicating the annular recess and the outside of the machine does not have to be formed.
また、ルーフ部材、第1シールケース、第2シールケース、カバー部材は、環状に構成されるものに限らず、周方向に分割された分割体を環状に組み合わせることにより構成されてもよい。 Further, the roof member, the first seal case, the second seal case, and the cover member are not limited to those configured in an annular shape, and may be configured by combining the divided bodies divided in the circumferential direction in an annular shape.
1 縦型シール装置
2 回転軸
3 ハウジング
4 スリーブ(回転側要素)
5 ルーフ部材(回転側要素)
5a 環状鍔部(回転側要素)
5b 垂片(回転側要素)
6 第1シールケース(静止側要素)
7 第2シールケース(静止側要素)
7a 第1円筒部
7b 第2円筒部
7c 内向きフランジ部
7d 環状凸部
7e 環状凹部
7f 貫通孔
8,9 シールリング(静止側要素)
15 セットスクリュ(固定部材)
205 ルーフ部材(回転側要素)
205a 環状鍔部(回転側要素)
205b 垂片(回転側要素)
205d 拡径部(回転側要素)
207 第2シールケース(静止側要素)
305 ルーフ部材(回転側要素)
305a 環状鍔部(回転側要素)
305b 垂片(回転側要素)
305d 拡径部(回転側要素)
307 第2シールケース(静止側要素)
307g 環状突起
370 カバー部材(静止側要素)
370a カバー
G1 環状隙間
G2 隙間
S シール部1
5 Roof member (rotating side element)
5a Circular collar (rotating side element)
5b hanging piece (rotating side element)
6 First seal case (stationary side element)
7 Second seal case (stationary side element)
7a 1st
15 set screw (fixing member)
205 Roof member (rotating side element)
205a Circular collar (rotating side element)
205b Drop piece (rotating side element)
205d Enlarged diameter part (rotating side element)
207 Second seal case (stationary side element)
305 Roof member (rotating side element)
305a Circular collar (rotating side element)
305b hanging piece (rotating side element)
305d Enlarged diameter part (rotating side element)
307 Second seal case (stationary side element)
307g
370a Cover G1 Circular gap G2 Gap S Seal
Claims (7)
前記シール部よりも機外側には、回転側要素と静止側要素との径方向の隙間よりも外径方向に延びる環状鍔部が前記回転側要素に設けられていることを特徴とする縦型シール装置。A vertical sealing device having a sealing portion that seals a rotating shaft extending in the vertical direction.
A vertical type characterized in that an annular flange portion extending in the outer radial direction from the radial gap between the rotating side element and the stationary side element is provided on the rotating side element on the outer side of the sealing portion. Sealing device.
前記環状凹部には、機外に開放するように外径方向に延びる貫通孔が形成されている請求項2に記載の縦型シール装置。The sagging piece is inserted into the annular recess provided in the stationary side element, and the sagging piece is inserted.
The vertical sealing device according to claim 2, wherein a through hole extending in the outer diameter direction is formed in the annular recess so as to open to the outside of the machine.
前記環状凹部は、内周面が前記拡径部に沿って形成されている請求項3または4に記載の縦型シール装置。The hanging piece has a diameter-expanded portion on the tip side, and has an enlarged diameter portion.
The vertical sealing device according to claim 3 or 4, wherein the annular recess has an inner peripheral surface formed along the enlarged diameter portion.
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